[發(fā)明專利]用于對(duì)機(jī)床上的工件進(jìn)行測(cè)量的方法和儀器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410386591.0
• 申請(qǐng)日: 2011-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN104249274B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西川靜雄;森田尚義;濱中宏和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德馬吉森精機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B23Q17/20
• 分類號(hào): B23Q17/20;B23Q17/24;G01B21/04;G05B19/401
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽(yáng)

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01110160295.5，申請(qǐng)日為2011年6月7日，發(fā)明名稱為“用于對(duì)機(jī)床上的工件進(jìn)行測(cè)量的方法和儀器”的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于通過測(cè)量頭對(duì)機(jī)床上的工件進(jìn)行測(cè)量的方法和儀器，所述機(jī)床具有附接至其上的測(cè)量頭，所述測(cè)量頭能夠相對(duì)于工件進(jìn)行移動(dòng)和回轉(zhuǎn)，所述測(cè)量頭包括三維偏置(offset)。

背景技術(shù)

對(duì)于諸如加工中心或者多軸車削中心的機(jī)床，已經(jīng)提出了在加工之后不從機(jī)床拆卸工件的情況下對(duì)附接至該機(jī)床的工件的表面形狀進(jìn)行測(cè)量的多種技術(shù)。

相應(yīng)地，測(cè)量頭附接至機(jī)床，通過使得測(cè)量頭相對(duì)于工件移動(dòng)而對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量。附接至機(jī)床的測(cè)量頭的長(zhǎng)度通常通過使用接觸式傳感器或儀表來單獨(dú)地進(jìn)行測(cè)量。

此外，還可以在機(jī)床的預(yù)定位置以高精度安裝參考對(duì)象，例如參考球，并且通過使用測(cè)量頭對(duì)參考對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而獲取測(cè)量頭的長(zhǎng)度。然而，在這種情況下，參考對(duì)象不得不通過使用千分表或類似物進(jìn)行初步測(cè)量。

日本公布專利申請(qǐng)No.4-203917描述了一種三維測(cè)量?jī)x表的標(biāo)定方法。這種技術(shù)涉及用于測(cè)量自由形式表面(例如，非球面透鏡)的形狀的三維測(cè)量?jī)x表。該測(cè)量?jī)x表通過使用探頭(等同于本發(fā)明的測(cè)量頭)來進(jìn)行測(cè)量。

然而，這種三維測(cè)量?jī)x表并不適合于通過使用探頭來測(cè)量探頭本身的長(zhǎng)度。雖然這種基于常規(guī)技術(shù)的標(biāo)定方法使用了參考球形表面，但其還是必須單獨(dú)地使用另一測(cè)量?jī)x表來對(duì)參考球形表面進(jìn)行測(cè)量。

本發(fā)明的目的是，提供一種用于對(duì)機(jī)床上的工件進(jìn)行測(cè)量的方法和儀器，設(shè)想本發(fā)明的目的是為了解決上述問題。所述方法和儀器能夠有效地使用測(cè)量頭固有的測(cè)量功能來對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量，以獲取測(cè)量頭本身的三維偏置，并且能夠通過在任意位置簡(jiǎn)單地安裝參考對(duì)象(例如參考球)通過測(cè)量頭對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量，而無(wú)需單獨(dú)地使用另一測(cè)量?jī)x表(例如接觸式傳感器或者千分表)。在這里，上述術(shù)語(yǔ)“偏置”是一個(gè)向量，其具有測(cè)量頭的固有機(jī)器坐標(biāo)和測(cè)量頭的測(cè)量參考位置坐標(biāo)之間的長(zhǎng)度和方向。

發(fā)明內(nèi)容

為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供了一種通過包括三維偏置的有線或無(wú)線測(cè)量頭來對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量的第一方法，其中附接至機(jī)床的所述測(cè)量頭能夠相對(duì)于所述工件沿著三條垂直軸線或兩條垂直軸線移動(dòng)，并且能夠通過一個(gè)或更多回轉(zhuǎn)主軸而相對(duì)于所述工件改變角度方向，

所述方法包括以下步驟：

在由所述測(cè)量頭改變的相對(duì)角度方向上對(duì)放置在任意位置的參考對(duì)象進(jìn)行多次測(cè)量；

根據(jù)沿著三條垂直軸線從相對(duì)角度方向測(cè)量的測(cè)量結(jié)果的改變計(jì)算所述測(cè)量頭的三維偏置；以及

隨后，通過使用所述測(cè)量頭本身的三維偏置通過所述測(cè)量頭而對(duì)所述工件進(jìn)行測(cè)量。

特別地，提供了一種通過包括三維偏置的有線或無(wú)線測(cè)量頭來對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量的第二方法，其中附接至機(jī)床的所述測(cè)量頭能夠相對(duì)于所述工件沿著三條垂直軸線或兩條垂直軸線回轉(zhuǎn)和移動(dòng)，

所述方法包括以下步驟：

使得所述測(cè)量頭回轉(zhuǎn)預(yù)定角度，以通過所述測(cè)量頭分別從第一方向和第二方向?qū)Ψ胖迷谌我馕恢玫膮⒖紝?duì)象進(jìn)行測(cè)量，從而獲取所述參考對(duì)象的固有特定點(diǎn)的坐標(biāo)；

基于所述測(cè)量頭從所述第一方向?qū)λ鰠⒖紝?duì)象的特定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)的所述測(cè)量頭的第一機(jī)器坐標(biāo)以及所述測(cè)量頭從所述第二方向?qū)λ鰠⒖紝?duì)象的特定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)的所述測(cè)量頭的第二機(jī)器坐標(biāo)而對(duì)所述測(cè)量頭的三維偏置進(jìn)行計(jì)算；以及

隨后，通過使用所述測(cè)量頭本身的三維偏置通過所述測(cè)量頭而對(duì)所述工件進(jìn)行測(cè)量。

提供了一種通過使用包括三維偏置的有線或無(wú)線測(cè)量頭通過激光束來對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量的第三方法，其中附接至機(jī)床的所述測(cè)量頭能夠相對(duì)于所述工件沿著三條垂直軸線的除了所述測(cè)量頭并不沿著移動(dòng)的一條軸線之外的兩條軸線回轉(zhuǎn)和移動(dòng)，

所述方法包括以下步驟：

使得所述測(cè)量頭回轉(zhuǎn)預(yù)定角度，以通過所述測(cè)量頭分別從第一方向和第二方向?qū)Ψ胖迷谌我馕恢玫膮⒖紝?duì)象進(jìn)行測(cè)量，從而獲取所述參考對(duì)象的固有特定點(diǎn)的坐標(biāo)；

根據(jù)所述測(cè)量頭從所述第一方向?qū)λ鰠⒖紝?duì)象的特定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)的所述測(cè)量頭的第一機(jī)器坐標(biāo)以及所述測(cè)量頭從所述第二方向?qū)λ鰠⒖紝?duì)象的特定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)的所述測(cè)量頭的第二機(jī)器坐標(biāo)，獲取在所述測(cè)量頭沿著移動(dòng)的兩條垂直軸線的方向上的各個(gè)偏置；

通過預(yù)定裝置獲取所述激光束的傾斜角度，并且利用所述激光束的傾斜角度計(jì)算在所述測(cè)量頭并不沿著移動(dòng)的所述一條軸線的方向上的偏置；